淺談無功補償技術對低壓電網功率因數的影響

岳海燕，王婷

（國網山東省電力公司莘縣供電公司，山東聊城，252400）

0 前言

電力企業在供電過程中不可避免的會受到一些外部因素的影響，從而導致帶電設備出現電能損耗等問題，不僅會造成電力能源的浪費，同時還會對電力系統的供電質量產生一定程度的影響。針對這種情況，電力企業紛紛借助無功補償技術來應對，無功補償技術在低壓電網中的廣泛應用，可以通過對低壓電網中功率因數實施的有效補償，達到提升電力網絡電壓穩定性與安全性的目的。

1 低壓電網功率因數的影響因素

在分析研究低壓電網功率因數的影響因素這一問題時，通過對相關文獻資料的深入分析，結合電力企業低壓電網運行的實際情況，筆者將其總結為以下幾個方面：

第一，設備耗用無功功率對低壓電網功率因數產生的影響。一般情況下，低壓電網中之所以會出現功率因數，主要與低壓電網在工作運行過程中會產生相應的無功功率有著直接的關系，為了可以進一步避免出現電力資源大量損耗的問題，需要對其實施必要的無功功率補償，以此來對電力系統的穩定運行提供有力保障。比如：當有功功率為恒定值的情況時，無功功率的減少會直接導致低壓電網中功率因數的提升，而當無功功率為0時，則低壓電網的功率會達到1，因此低壓電網功率因數和無功功率兩者之間存在一定的反比關系。低壓電網中耗用無功功率的設備包括電力變壓器和異步電動機兩種，其工作運行均會對低壓電網功率因數產生影響；

第二，供電電壓超出規定范圍對低壓電網功率因數產生的影響。在低壓電網運行過程中，如果供電電壓超出了規定范圍，則會進一步導致電網中功率因數發生變化。從具體情況來看，低壓電網供電電壓的不規范現象主要包括供電電壓低于電網電壓標準值和供電電壓高于電壓標準值兩種情況。當電網供電電壓低于標準值時，低壓電網的功率因數會隨之提升，相應的設備運行狀態也會受到不同程度的影響，進而導致供電不穩等問題的出現。當電網供電電壓高于標準值時，低壓電網中的無功功率會得到明顯的提升，其上漲范圍一般在10%～35%左右[1]。

第三，電網頻率出現波動對低壓電網功率因數產生的影響。除了上述兩種情況會對低壓電網功率因數造成影響外，電網頻率的波動也會直接影響到低壓電網的功率因數。電網頻率的波動對于低壓電網功率因數產生的影響，主要是因為電網頻率波動使得異步電機以及變壓器的磁化無功功率發生變化，為了可以有效應對這一問題，需要結合低壓電網運行的實際情況，采用一些行之有效同時可以提升低壓電網功率因數的措施，而無功補償技術的應用恰好可以滿足這一需求，在保持低壓電網無功就地平衡的基礎上，實現降損節能。

2 無功補償技術在低壓電網中的應用優勢

圖1 調壓型動態無功補償裝置原理

從當前無功補償技術在低壓電網中應用的實際情況來看，其優勢主要在于可以有效降低低壓電網中的電能損耗量，在提升低壓電網工作運行安全性與穩定性的同時，使其可以更好的滿足社會的用電需求，保證電力企業的經濟效益與社會效益。通常情況下，低壓電網中往往會配置較多的電力設備，這些設備的使用會產生一部分數值較大的無功功率，而低壓電網中的功率因數大多保持在0.75左右，如果借助無功補償技術，則可以將低壓電網中的功率因數提高到0.95左右，這就意味著可以直接消除低壓電網中接近一半的無功功率，在減少不必要的電力能源消耗以及顯著提升電力企業經濟效益等方面發揮著不可忽視的積極作用[2]。另一方面，借助無功補償技術對于進一步激發電力設備自身具備的潛能也具有重要的現實意義，比如低壓電網中電力變壓器在獲得無功補償后，通過選擇更低的容量，可以實現對設備使用資金的有效控制與節約，同時還可以進一步強化用電高峰期低壓電網自身的負荷能力，保證低壓電網的用電安全。以調壓型動態無功補償裝置應用為例，借助虛線框中的是自耦合電壓調節器TB，可以改變電容器兩端電壓的大小，降低附加損耗。

3 無功補償技術在低壓電網中的應用

3.1 無功補償技術在低壓電網中的配置

隨著電力行業發展規模的不斷擴大和社會用電量的持續增加，低壓電網中往往會配置各種具有抗性以及中容性的電力設備，這些電力設備在低壓電網中的運行，會進一步提升低壓電網中的無功功率，在降低低壓電網功率因數的同時，會導致低壓電網中電力資源出現不必要的損耗。為了最大程度上保障電力系統運行的安全性與穩定性，需要靈活利用無功補償技術，借助相應的補償裝置控制電力能源的損耗，在提升低壓電網功率因數等方面發揮著積極的作用。通常情況下，無功補償技術在低壓電網中的應用需要遵循以下三個基本原則，即分級補償原則、就地補償原則和方便調整原則。在低壓電網中配置無功補償裝置時，不僅需要考慮到低壓電網中全部因數的調整方式，還要根據電力系統實際的運行情況，對局部因數進行合理的調整，從而使整體與局部兩者的功率因數可以達到相互協調的狀態，有效預防總功率因數低但是局部功率因數過高的問題，對此需要對集中補償技術以及分散補償技術進行科學的把控與應用。

圖2 無功補償裝置

3.2 無功補償技術在低壓電網中的應用方式

為了最大程度上保證無功補償技術在低壓電網中的應用效果，首先需要明確無功補償技術在低壓電網中的應用目標，同時在實際的應用過程中，保證無功補償容量選擇的合理性。在低壓電網中實施無功補償，其核心目的在于促進電網中功率因數的提升，以此來達到保障低壓電網持續穩定運行的目的。其次，從無功補償技術在低壓電網中應用的實際情況來看，無功補償技術的應用方式一般分為兩種，一種主要是單負荷就地補償容量選擇法，另一種則是多負荷就地補償容量選擇法。

其中單負荷就地補償容量選擇法一般是針對低壓電網中經驗系數的確認，在此基礎上提升實際的功率因數。比如：將電機的容量與級別作為基礎依據，通過查詢經驗系數表的方式，明確相應的經驗系數，從而使低壓電網中的功率因數得到接近0.96大小的提升。除此之外，借助實驗的方式也可以進一步確定相應的功率補償值，但是這種方式對于測試人員自身的綜合素質和專業能力有著較高的要求，所以在實際的無功補償技術應用過程中大多是以第一種方式為主[3]。不同類型電機的經驗系數參考表1。

表1 經驗系數表

從多負荷就地補償容量選擇法在低壓電網中的應用情況來看，一般是通過對電壓電網無功補償前后功率因數的計算來實現，在明確無功補償前后電壓電網功率因數的基礎上，合理確認無功補償的容量。與單負荷就地補償容量選擇法相比，多負荷就地補償容量選擇法的應用更加便捷，并且最終獲得的功率補償效果也更加顯著，但是這種方法在負載變化較大的低壓電網中則不適用，因為低壓電網的負載變化較大時，可以借助自動投切補償裝置實現高效利用，進而保證低壓電網功率因數的自動化補償與調節。

4 總結

綜上所述，隨著電力行業的不斷快速發展和社會用電量的日益增長，低壓電網運行的安全性與穩定性被提出更高的要求，所受到的輸配電壓力也隨之加大。為了有效保證電力企業的供電質量，合理運用無功補償技術非常關鍵，通過提升低壓電網功率因數的方式，有效避免電力能源損耗問題的出現，從而為電力企業經濟效益的提升提供有力的保障。